版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
串级控制系统
CascadeControlSystem戴连奎浙江大学智能系统与决策研究所2024/7/8工业过程控制单回路PID控制系统小结介绍了简单被控过程的机理建模方法;讨论了控制阀“气开、气关”形式与流量特性的选择问题;讲述了“广义对象”动态特性的典型测试方法;介绍了单回路控制器“正反作用”的选择原则;详细分析了单回路PID参数整定方法,介绍了PID控制器的“防积分饱和”技术.2024/7/8工业过程控制习题3-4:机理建模举例(1)列写过程微分方程组;(2)画出方框图;(3)求传递函数2024/7/8工业过程控制习题3-4:列写状态方程物料平衡方程:将流量方程代入物料平衡方程,即得到过程状态方程2024/7/8工业过程控制习题3-4:状态方程传递函数表示由以上传递函数方程,可画出相应的方框图.2024/7/8工业过程控制习题3-4:过程传递函数方框图2024/7/8工业过程控制习题3-4:计算输入输出传递函数利用方框图等效变换;直接用传递函数计算公式;通过求解传递函数方程组.2024/7/8工业过程控制习题4-9:控制阀流量特性选择热平衡方程:控制通道静态增益:2024/7/8工业过程控制被控对象的动态特性变化
对控制阀流量特性选择的考虑从静态增益补偿的角度从动态特性变化的角度(Why?)2024/7/8工业过程控制单回路系统防积分饱和原理分析讨论:正常情况为标准的PI控制算法;而当出现超限时,自动切除积分作用。为什么?2024/7/8工业过程控制本讲基本要求了解串级控制系统的概念与特点;掌握串级控制系统的方框图表示法;结合控制原理,掌握串级系统的分析方法;了解串级控制系统的设计原则;掌握串级控制系统的参数整定方法;了解串级控制系统的抗积分饱和措施。2024/7/8工业过程控制反应釜温度单回路控制系统控制变量:冷却剂量被控变量:反应温度控制阀:气关阀控制规律:PID2024/7/8工业过程控制单回路控制系统扰动分析问题:从扰动开始至调节器动作,调节滞后较大,特别对于大容量的反应槽,调节滞后更大。冷却水入口温度↑→夹套内冷却水温度T2↑→(经对流传热)槽壁温度↑→反应槽温度T1↑→(经反馈回路)冷却水量↑2024/7/8工业过程控制对调节滞后的解决方法之一 对于冷却水方面的扰动,如冷却水的入口温度、阀前压力等扰动,夹套冷却水温度T2比反应槽温度T1能更快地感受到。因而可设计夹套水温单回路控制系统TC2以尽快地克服冷却水方面的扰动。但TC2的设定值应根据T1的控制要求作相应的变化(这一要求可用反应温度调节器TC1来自动实现)。“串级控制”2024/7/8工业过程控制反应器温度的串级控制方案特点:两个调节器串在一起工作,调节器TC2通过调节冷却剂量以克服冷却水方面的扰动;调节器TC1通过调节夹套内水温的设定值以保证反应温度维持在工艺所希望的某一给定值。2024/7/8工业过程控制反应器温度串级控制框图TC1称为“主调节器”,TC2称为“副调节器”。2024/7/8工业过程控制通用的串级控制系统2024/7/8工业过程控制串级控制系统方块图注:D1、D2综合反映了一次扰动、二次扰动对控制系统副参数与主参数的动态影响;主回路是指:副回路闭合状态下等效的单回路(将副回路看成是一个等效的控制阀)。2024/7/8工业过程控制串级系统副环的等效性2024/7/8工业过程控制串级控制系统的特点(1)副回路(有时称内环)具有快速调节作用,它能有效地克服二次扰动的影响;由于而对于动态滞后较小的副回路,有2024/7/8工业过程控制串级控制系统的特点(2)对负荷或操作条件的变化具有一定的自适应能力,并能自动地克服副对象增益或调节阀特性的非线性对控制性能的影响。对于内环等效对象的增益当结论:当副回路增益足够大时,使主回路的特性基本上和副对象、调节阀的增益无关(系统的“鲁棒性”强)。2024/7/8工业过程控制串级系统的设计原则副参数的选择应使副对象的时间常数比主对象的时间常数小,调节通道短,反应灵敏;副回路应包含被控对象所受到的主要干扰;尽可能将带有非线性或时变特性的环节包含于副回路中。常用的串级控制系统:温度+流量、温度+压力、液位+流量、温度+温度等。2024/7/8工业过程控制串级系统副参数的选择举例*分析问题:副回路的快速性与副回路所能包括的扰动范围之间的矛盾。2024/7/8工业过程控制串级方案设计举例讨论:副回路所包含的干扰与副回路快速性之间的矛盾?2024/7/8工业过程控制串级方案设计举例(续)讨论:副回路所能包括的扰动越多,副对象与主对象的动态特性的差别越小,越容易引起内外回路之间的“共振”(系统稳定性越差)。2024/7/8工业过程控制串级系统副调节器选型副调节器常选择PI控制律
原因:副回路为随动系统,其设定值变化频繁,一般不宜加微分作用;另外,副回路的主要目的是快速克服内环中的各种扰动,为加大副回路的调节能力,理想上不用加积分作用。但实际运行中,串级系统有时会断开主回路,因而,通常需要加入积分作用。但积分作用要求较弱以保证副回路较强的抗干扰能力。2024/7/8工业过程控制串级系统主调节器选型主调节器常选择PI或PID控制律
原因:主回路的任务是满足主参数的定值控制要求。因而对于主参数为温度的串级系统,主调节器必须加入较强的积分作用(除主参数为液位的串级均匀控制系统以外)。当主对象的调节滞后较大,而主参数变化较平缓时,可加入通常大小的微分作用。2024/7/8工业过程控制串级系统PID参数的整定方法Step1:先断开主回路,按单回路方式整定副调节器的PID参数。Step2:在主调节器为“手动”、副回路闭环的情况下,测试得到主回路广义对象的动态特性与相应特征参数。Step3:采用单回路调节参数的工程整定法(如Z-N准则),确定主回路的PID参数。2024/7/8工业过程控制单回路控制系统的抗干扰性能(参见仿真程序…/CascadePID/SinglePidwithLimit.mdl)2024/7/8工业过程控制串级系统的参数整定与抗干扰(参见仿真程序…/CascadePID/CascadePidwithLimit.mdl)2024/7/8工业过程控制结论介绍了串级控制系统的概念与特点;结合控制原理,具体分析了串级系统的抗干扰性能;讨论了串级控制系统的设计原则;通过Simulink仿真,详细介绍了串级控制系统的参数整定过程;2
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 夯实基础 2026-2027学年第一学期初三道德与法治部编版10月月考试卷(含答案)
- 2027年中考湖北省历史初三人教版查缺补漏卷(含答案)
- 精准补弱 2027届山东省语文九年级沪教版查缺补漏专项训练(含答案)
- 2027年中考福建省历史初三北师大版中考仿真卷(含答案)
- 2027年浙江省道德与法治九年级考前一周加分卷(含答案)
- 消灭失分点 2027届广东省道德与法治中考北师大版临考冲刺卷(含答案)
- 2027年四川省英语九年级华师大版考前抢分卷(含答案)
- 查漏补缺 2026-2027学年第一学期初三语文部编版10月月考试卷(含答案)
- 失眠中西医结合康复临床实践指南总结2026
- 2026 山东事业编水利岗 面试专项练习试卷 含解析
- 3.2.1 分数除以整数 教学课件2026-2027学年人教版数学六年级上册
- 译林版七年级英语上册知识清单
- 2026秋冀少版新教材七年级上册生物学每课知识点清单
- 中国重症患者液体管理专家共识(2026版)
- 2026年6月英语四级真题(第一套)附答案
- 燃料电池发动机YHT30版用户使用手册
- 2026年全国翻译专业资格考试(CATTI)三级口译英语口译综合能力真题
- 农业政策学(第二版) 课件 第5章 农业科技政策
- GB/T 17428-2026建筑管道耐火试验方法
- 粮库智能化设备管理制度
- DB31/T 1043-2017暴雨强度公式与设计雨型标准
评论
0/150
提交评论